Atopian alkujuurilla? Uusi tutkimus shibojen immuunijärjestelmän geeneistä

Sainpas tähänkin otsikkoon alkusoinnun. Viikonlopun blogijuttu inspiroitui vahingossa, kun kävin katsomassa, mitä ”shiballa on japaninsuden geenejä” -tutkimukselle oikein kuuluu. Sitä ei ole vieläkään julkaistu virallisesti. Mutta samalla löytyi uusi japanilainen paperi eri koirarotujen immuunigeeneistä. Mukana on ollut myös 37 shibaa, 10 akitaa ja 1 shikoku.

Shiboilla tuntuu olevan ihan liikaa allergioita ja atopiaa. Jutunaiheet lenkeillä on yhtä mieltäylentäviä. ”Ai teille annettiin Apoquel, meillä menee tuo perinteinen kortisoni!” Mulla Tiikeri syö nyt ainakin kesäajan kortisonia siitepölyallergiaan. Tehoaa hienosti kutinaan mutta ei liene pitemmän päälle kovin terveellinen lääke.

Allergia, atopia ja autoimmuunisairaudet syntyvät siitä, kun immuunijärjestelmä alkaa toimia epätarkoituksenmukaisella tavalla. Koska nämä esiintyvät usein roduittain eli vaikuttavat geneettisiltä, niin immuunijärjestelmän geenien yhteyttä häiriöihin on selvitetty hartaasti. Tutkituin immuunigeenialue on nimeltään DLA (dog leukocyte antigen). Sillä on monia kiinnostavia piirteitä.    

Koiran DLA-immuunigeenialue, simppeli versio

• Peräkkäisten geenien rypäs kromosomissa 12.

• Immuunigeeneistä valmistuu erilaisia pikkuproteiineja, joiden tehtävänä on napata ja esitellä pöpöjen osia puolustussoluille. Esimerkiksi viruksen valtaaman solun pinnalla on tällanen pikkuproteiini heiluttamassa hädissään viruksen osaa, jolloin puolustussolu huomaa tilanteen ja tuhoaa infektoituneen solun ennen kuin virus ehtii levitä.

• Immuunigeeneistä on olemassa enemmän erilaisia versioita kuin mistään muista tunnetuista geeneistä. Ajatus on, että erilaiset pikkuproteiinit pystyvät nappaamaan ja esittelemään erilaisten pöpöjen osia. Tai ehkä jotkin pikkuproteiinit tekevät sen tehokkaammin kuin toiset. 

• Silti yhdellä koiralla on joka geeniä vain ne kaksi kappaletta, yksi emolta ja toinen isältä peritty.* Kuten vaikka. Hachilla on immuunigeenistä 1 versiot 1A ja 1B, mutta Pochilla versiot 1C ja 1D. Tällaiseen heterotsygotiaan luonto myös näyttää pyrkivän mutta rotukoirien sisäsiitos tekee jotain ihan muuta. Oikeasti Hachilla ja Pochilla olisi varmaan molemmilla immuunigeenistä 1 pelkkää versiota 1A.    

Koiran DLA-immuunigeenialue, vähän tarkempi versio

Immuunigeenit, luokka I

Geeni 1 (139 tunnettua versiota, 1A, 1B, 1C…)

Geeni 2 (17 tunnettua versiota, 2A, 2B, 2C…)

Geeni 3 (9 tunnettua versiota, 3A, 3B, 3C…)

(Geeni 4, sijaitsee toisessa kromosomissa.)

Immuunigeenit, luokka II

Geeni 5 (1 tunnettu versio, 5A)

Geeni 6 (181 tunnettua versiota, 6A, 6B, 6C…)

Geeni 7 (30 tunnettua versiota, 7A, 7B, 7C…)

Geeni 8 (86 tunnettua versiota, 8A, 8B, 8C…)

DLA:n I ja II -luokkien geeneistä valmistuvien pikkuproteiinien erot:

I-luokkalaiset: työskentelevät kaikissa elimistön solutyypeissä ja antavat itsemurhahakuisen hälytyksen siitä, että solu on infektoitunut viruksella. Aktivoivat puolustussoluja, jotka tuhoavat infektoituneet solut.

II-luokkalaiset: työskentelevät pöpön osien esittelyyn erikoistuneissa valkosoluissa, jotka ovat itse terveitä mutta ”syöneet” ympäristöstään bakteereja ynnä muuta epäilyttävää. Mitä ne sitten esittelevät. Aktivoivat puolustussoluja, jotka osallistuvat puolustautumiseen epäsuorasti esimerkiksi tuottamalla vasta-aineita. Aiheuttavat siten tulehduksen ja allergian oireet.   

Lisäksi molemmat luokat esittelevät osia koiran omista proteiineista. Normaalisti puolustussolun ei kuulu reagoida niihin. Mitä seuraa, jos puolustussolu kuitenkin reagoi? Jep, autoimmuunisairaus. DLA-pikkuproteiinit voivat olla osa häiriötä mutta tuskin koko selitys. 

Geenit sijaitsevat peräkkäisenä ryppäänä (paitsi tuo erakko 4), mutta alueella on muitakin geenejä. 

Koiran immuunigeenialue, edelliset geenit korrektisti nimettynä xD

DLA I

DLA-88 (139 tunnettua versiota, DLA-88*001:01, DLA-88*005:01…)

DLA-12 (17 tunnettua versiota, DLA-12*001:01:01, DLA-12*001:01:02…)

DLA-64 (9 tunnettua versiota, DLA-64*001:02, DLA-64*001:01:01…)

(DLA-79, sijaitsee toisessa kromosomissa)

DLA II

DLA-DRA (1 tunnettu versio)

DLA-DRB1 (181 tunnettua versiota, DLA-DRB1*001:03, DLA-DRB1*002:03…)

DLA-DQA1 (30 tunnettua versiota, DLA-DQA1*012:01:2, DLA-DQA1*014:01:2…)

DLA-DQB1 (86 tunnettua versiota, DLA-DQB1*008:03, DLA-DQB1*013:04…)

Voin sanoa, että mikään muu koiran geeneihin liittyvä juttu ei ole tuntunut yhtä hankalasti lähestyttävältä kuin DLA. Kiitos noiden järjettömien geeninimien ja niiden versionumeroinnin. Ootas kun aletaan puhua haplotyypeistä, joissa nuo esiintyvät peräkkäin…

Suosittelen omien muistisääntöjen keksimistä.

DLA-geeniversioiden yhtenäisen nimeämisen ja tietokannan ylläpitoon on perustettu eräänlainen komitea. Tietokanta löytyy osoitteesta https://www.ebi.ac.uk/ipd/mhc/group/DLA/ :

Lähes kaikilla shiboilla yhdet ja samat immuunigeeniversiot

Immuunigeenien tutkimuksissa näkee todella usein, että yksittäisen immuunigeenin sijaan on tutkittu esim. kolmen peräkkäisen immuunigeenin jonoa tietyssä rodussa. Peräkkäisten geeniversioiden jono = haplotyyppi. Esimerkiksi immuunigeenien 1, 2 ja 3 eräs haplotyyppi vois olla 1B-2A-3B. Tai vaikka 1B-2C-3B. Jos yhelläkin geenillä on eri versio, niin se lasketaan erilliseksi haplotyypiksi. Ja ihan kuten tavallisessa genetiikassa, niin koira on perinyt yhen haplotyypin emältä ja toisen isältä. Ne voi olla keskenään samanlaiset tai erilaiset.

Tässä tutkimuksessa oli kohteena kolmen DLA-geenin jono: DLA-88, DLA-12 ja DLA-DRB1. Huolimatta siitä, että näiden geenien pitäisi olla eliöpopulaation monimuotoisimmat, niin suurelta osalta shiboja löytyi tietty haplotyyppi. Se näytti the virallisilla nimityksillä tältä:

DLA-88-geenistä versio 006:01

DLA-12-geenistä versio 001:01:01

DLA-DRB1-geenistä versio 056:01

Näistä kaksi ekaa kuuluu I-luokkaan eli esittelee puolustussoluille viruksia, kolmas taas II-luokkaan ja esittelee syötyjä bakteereja. Tai muuta sisäänotettua, kuten siitepölyhiukkasen osia.

Tutkimuksen 37 shibasta 10 oli perinyt tämän versiosetin sekä emolta että isältä (homotsygootit) ja 19 toiselta vanhemmaltaan (heterotsygootit).

Tämä yleisin haplotyyppi ja kaksi muuta haplotyyppiä vastasivat noin 90% kaikesta muuntelusta, mikä tutkimuksen shiboista löytyi. Eli lähes kaikilla shiboilla oli jokin kolmesta vaihtoehdosta. Muita harvinaisempia haplotyyppejä (tyyliin yhdestä tai kahdesta koirasta?) löytyi yhteensä kahdeksan.  

Mitä jos tuo shibojen yleinen versio DLA-DRB1-geenistä toimii jotenkin huonosti esitellessään puolustussoluille potentiaalisia uhkia. Yliteholla tai aliteholla. En tarkota, että tästä on näyttöä, mutta jos olisi, niin sama ongelma ois sitten isossa osassa rotua. 

Shibojen uniikit DLA-geenit suden sukua?

Mielenkiintoinen havainto shibojen DLA-DRB1-geenistä oli se, että sen kolme yleisintä versiota (mukaanluettuna tuo yleisimpään haplotyyppiin kuuluva 056:01) olivat ”yksinoikeudella shiboille”, siis ettei niitä löytynyt ollenkaan muista tutkimuksen roduista. Sen sijaan kahta niistä on havaittu susissa. Esimerkiksi tuota 056:01:stä suomalaisissa susissa yleisyydellä 4.0%. Vanha National Geographic -legenda shibasta ja susigeeneistä saa yhtäkkiä tukea! : D    

Entäs se DLA-immuunigeenien ja allergioiden ja autoimmuunisairauksien yhteys?

On epäilys mutta ei vankkoja todisteita. Tyypillinen tutkimustulos näyttäisi tältä: shiballa immuunigeenin 5 versio 5C yhdistyy kohonneeseen riskiin saada atooppinen ihotulehdus. Eli vertaillaan atoopikkojen ja ei-atoopikkojen immuunigeenejä ja havaitaan, että sattumaa useammin atoopikoilta löytyy joku tietty versio. Mutta miksi, siihen on harvoin vielä vastausta. Samasta syystä ei sanota, että versio 5C aiheuttaisi atopian, koska mekanismia ei ole tutkittu saati osoitettu.

Entä mikä erottaa siitepölyallergisen koiran ja sen allergiattoman toverin?

Hyvä kysymys! Vastaus olisi myös arvokas. Kummallakin koiralla siitepölyhiukkanen on varmaankin päätynyt antigeenejä esittelevään valkosoluun, jossa II-luokan DLA-pikkuproteiini on kuljettanut siitepölyn osan näytille solun pinnalle. Valkosolu on käynyt näyttämässä Potentiaalista Uhkaa puolustussolulle, mutta vain toisella koiralla puolustussolu on aktivoitunut ja saanut siten aikaan allergian oireet. Toisen koiran puolustussolu on todennut, että väärä hälytys, kohde on vaaraton. Miksi näin, sitä ei vielä tiedetä. Varmana tapahtumasarja on monimutkainen ja siihen liittyy paljon muutakin kuin pelkkä DLA-pikkuproteiini.

Tuntuu kyllä uskomattomalta, että tollanen systeemi voi toimia niin hyvin. Miten ne solut osaa yleensä erottaa, että jonkin bakteerin proteiinipala on todellinen uhka ja siitepölyhiukkasen proteiinipala ei ole?     

Shibojen DLA-alueen geenitestaus

UC Davis -labran kaupallisesta geenitestistä on ollut aiemminkin puhetta. Testi tutkii jotakin koiran I ja II-luokan immuunigeeneistä, mutta mä en ole vieläkään onnistunut koodaamaan auki, että mitä geeniversioita tai haplotyyppejä ne yksinkertaiset numerosarjat tarkalleen kuvaa. Huomionarvoista on silti, että tuollakin on lähes kaikilla shiboilla jokin kolmesta vaihtoehdosta.

Ihmislajilla vastaavia immuunigeenien versioita on muuten löydetty noin 30 000 erilaista.    

Lähteitä ja luettavaa

Large-Scale Polymorphism Analysis of Dog Leukocyte Antigen Class I and Class II Genes ( DLA-88, DLA-12/88L and DLA-DRB1) and Comparison of the Haplotype Diversity between Breeds in Japan (Miyamae ym., 2023)

Principles of Virology, Volume 2: Pathogenesis and Control, 5th Edition (Flint ym., 2020)

Dog leucocyte antigen (DLA) class II haplotypes and risk of canine diabetes mellitus in specific dog breeds (Denyer ym., 2020)

The canine MHC class Ia allele DLA-88*508:01 presents diverse self-and canine distemper virus-origin peptides of varying length that have a conserved binding motif (Ross ym., 2018)

Evaluation of a DLA-79 allele associated with multiple immune-mediated diseases in dogs (Friedenberg ym., 2015)

Molecular organization of the canine major histocompatibility complex (Wagner, 2003)